6. Реостатные преобразователи линейных и угловых перемещений. Конструкция. Области применения (лекция)

измерительный преобразователь в виде реостата, сопротивление которого изменяется (вследствие перемещения подвижного контакта) пропорционально измеряемой величине (линейному или угловому перемещению). Применяется в следящих электроприводах, как датчик перемещения и др.

Реостатный датчик - это прецизионный (особо точный) реостат, движок которого перемещается под действием измеряемой величины. Входной величиной X датчика является линейное или угловое перемещение движка (отсюда и название датчика - датчик перемещений), выходной - изменение его сопротивления. На рис. 1 схематически показаны некоторые варианты конструкций реостатных датчиков для линейного и углового перемещений. Датчики состоят из каркасов, на которые намотан провод, изготовленный из материала с высоким удельным сопротивлением, и токосъемного движка (контактной щетки), который касается провода. Для обеспечения электрического контакта обмотка в месте касания зачищается от изоляции. Движок прижимается к обмотке за счет силы упругости. Далее будем рассматривать только датчики линейных перемещений. Все полученные результаты справедливы и для датчиков угловых перемещений.

Далее реостатный датчик линейных перемещений будем условно изображать в виде переменного резистора (рис. 2), длина l которого соответствует длине обмотки реостата (рис. 1, а). Перемещение X обычно привязывают к перемещению движка реостата относительно начала (рис. 2, а) или середины (рис. 2, б) его обмотки. Если за положительное направление перемещения X считать перемещение движка слева направо, то в первом случае (рис. 2, а) значение X изменяется от нуля до l, а во втором (рис. 2, б) – от –l/2 до +l/2 (при этом X = 0, когда положение движка соответствует середине обмотки).

Работа реостатного датчика основана на зависимости электрического сопротивления проводника от его длины. Если перемещение X отсчитывать относительно крайнего вывода реостата, т.е. начала обмотки, то с увеличением значения X пропорционально увеличивается число витков (W1) на участке обмотки, принадлежащем X, увеличивается длина провода, соответствующая X, и сопротивление R1

При сопротивлении одного витка, равном R0, получаем:

Сопротивление всей обмотки реостата

7. Приборы электромагнитной системы. Конструкция. Принцип работы.(методичка)

П рибор электромагнитной системы

В конструкциях электромагнитных измерительных механизмов вращательный момент создается в результате взаимодействия подвижных элементов из ферромагнитного материала с магнитным потоком, создаваемый обмоткой возбуждения, через который проходит измерительный ток. Подвижный элемент стремится расположиться так, чтобы усилить поле обмотки возбуждения.

Измерительный механизм с плоской катушкой состоит из катушки 1 с обмоткой из медного провода, имеющей воздушный зазор, и сердечника 2 из высококачественного ферромагнитного материала (например, пермаллоя); сердечник укрепляется на оси с опорами 3 или на растяжках. Противодействующий момент создается спиральной пружиной (на рисунке не показана) или растяжками. Успокоение магнитоиндукционное или жидкостное.

Вращательный момент, действующий на подвижный элемент, определяется

где L - индуктивность катушки;

I – ток в обмотке.

Если по катушке проходит переменный ток, значение которой (где — амплитудное значение тока), то для мгновенного вращательного момента

Измерительный механизм будет реагировать на среднее значение вращающего момента

где — среднеквадратичное значение тока. Угол отклонения подвижной части

Таким образом, угол отклонения прибора пропорционален квадрату действующего значения переменного тока.

Амперметры и вольтметры при измерении переменных токов и напряжений всегда показывают действующие значение тока, так как принцип их работы основан на механическом, тепловом, световом, химическом и другими действиями тока. За величину переменного тока или напряжения всегда принимаются их действующие значения. Так как, а является функцией от , то знак угла поворота не зависит от направления токов катушки, поэтому электромагнитные приборы можно применять для измерений в цепях переменного и постоянного токов. Недостатком электромагнитных измерительных механизмов является низкая чувствительность и точность, значительное потребление энергии, подверженность влиянию частоты, внешних магнитных полей и температуры. Достоинства: устойчивость к токовым перегрузкам, простота конструкции и невысокая стоимость.